來(lái)料檢驗的電池單元測試注意事項

雖然已經(jīng)寫(xiě)了很多關(guān)于研發(fā)實(shí)驗室中的電池測試或在工廠(chǎng)制造過(guò)程中的電池測試的文章，但讓我們轉向來(lái)料檢查的電池測試這個(gè)話(huà)題。本文介紹了處理此過(guò)程的測試策略。例如，考慮將中國工廠(chǎng)生產(chǎn)的電池交付給美國的電池供電工具制造商。應考慮哪些進(jìn)貨檢驗測試？

首先，我建議將這些電池片檢查測試以及電池片購買(mǎi)者對測量精度要求和合格/不合格限制的要求一起推回給電池供應商。

假設電池購買(mǎi)者將執行進(jìn)貨檢驗測試，應考慮的常見(jiàn)電氣測試是 OCV、ACIR、DCIR 和可能的選擇性性能測試。這是基于沒(méi)有特定條件的一般測試策略，考慮到電池在其最終應用中的使用環(huán)境。

進(jìn)貨檢驗的常見(jiàn)測試

OCV （開(kāi)路電壓）

這是最容易測量的，也是最能說(shuō)明細胞的信息。如果 SOC% 錯誤，因為它沒(méi)有被收取到正確的容量，那么 OCV 是否超出目標傳入到達規范將很明顯。如果電池的自放電過(guò)大，OCV 將再次超出目標規格。如果電池完全衰竭，OCV 將揭示這一點(diǎn)。圖 1 顯示了測量 OCV 的示例儀器。

是德科技1. Keysight DAQ970A 數據采集系統提供帶有多路復用卡的數字萬(wàn)用表（DMM），適用于掃描單元 OCV。

ACIR（交流內阻）

這是一種快速測量，通?？梢耘c OCV 一起完成。因此，ACIR 的實(shí)施成本低，因為設備便宜，夾具與 OCV 測試中使用的夾具相同，并且測試時(shí)間短——所有這些都使 ACIR 成為一個(gè)不錯的選擇。ACIR 不會(huì )具體告訴您有關(guān)電池的太多信息，但與 OCV 一樣，如果 ACIR 超出規格，則說(shuō)明有問(wèn)題。這就像醫生給你量體溫;它快速、簡(jiǎn)單，并且可以表明有問(wèn)題，但它不會(huì )提供太多的診斷。

在這種電池進(jìn)貨檢查的情況下，不合格的 ACIR 無(wú)法了解有問(wèn)題的 ACIR 的根本原因。因此，ACIR 可用作品質(zhì)因數。查看本文，了解有關(guān) ACIR 的更多見(jiàn)解。

DCIR（直流內阻）

這種測量比 ACIR 更好，因為它確實(shí)揭示了細胞的一些非常具體的東西。如果電池用于高峰值電流的應用，那么仔細檢查 DCIR 將至關(guān)重要。但是，DCIR 需要大電流才能進(jìn)行測量。當同時(shí)測試多個(gè)電池時(shí)，提供多個(gè)高電流通道可能很昂貴。

另一方面，將單個(gè)大電流源多路復用到多個(gè)電池以進(jìn)行此測量是一項挑戰，因此創(chuàng )建一個(gè)可以快速循環(huán)通過(guò)多個(gè)電池的設置是一個(gè)真正的挑戰。這篇關(guān)于電子設計的技術(shù)文章提供了對 DCIR 的進(jìn)一步見(jiàn)解。

性能測試

當電池購買(mǎi)者決定使用哪個(gè)供應商時(shí)，購買(mǎi)者將對樣品電池進(jìn)行廣泛的性能測試，以確定這是否是適合應用的電池。這些廣泛的性能測試將包括負載模式測試（例如，電動(dòng)汽車(chē)的駕駛循環(huán)）、循環(huán)壽命、容量、熱行為、電阻與 SoC 和自放電等測試。圖 2 顯示了一個(gè)測量自放電的示例儀器。

是德科技2. Keysight BT2152B 自放電分析儀只需不到一個(gè)小時(shí)即可直接測量鋰離子電池的自放電電流，因此無(wú)需等待數天或數周才能更換電池 OCV。

持續運行這些測試的成本很高。但是，來(lái)自進(jìn)料流的樣品測試具有經(jīng)濟意義，以確保電池供應商工藝中的漂移（或者更糟糕的是，工程變化）足夠小，以使電池保持在電池購買(mǎi)者的目標要求范圍內。

雖然到目前為止討論的都是關(guān)于一般電池特性的，但應考慮關(guān)注特定質(zhì)量的區域進(jìn)行檢查。例如，如果由于電池管理系統 （BMS） 的設計而匹配電池很重要，那么 OCV 和容量檢查測量就至關(guān)重要。如果您懷疑供應商存在自放電質(zhì)量問(wèn)題，則應將其添加到檢驗中。

請注意，這些檢查可以作為進(jìn)貨檢查完成，也可以由供應商作為 cell 數據報告，我認為這是更可取的方法。

實(shí)現與 Cell 供應商的關(guān)聯(lián)

當將電池測試重新交給電池供應商時(shí)，電池購買(mǎi)者可能有興趣對進(jìn)來(lái)的電池進(jìn)行樣品審計，以便與電池供應商的測量結果相關(guān)聯(lián)。

供應商經(jīng)常提供 ACIR。ACIR 作為一種簡(jiǎn)單的品質(zhì)因數類(lèi)型的測量，是將傳入的 ACIR 檢測結果與供應商的測量結果進(jìn)行比較的好方法。通過(guò)密切跟蹤 ACIR，您可以查看細胞是否在變化細胞、批次、月與月等。您需要建立質(zhì)量限值，將測量準確度考慮在內，以確定可容忍的 ACIR 漂移量，或者 ACIR 漂移是否存在問(wèn)題。

要將您的結果與供應商的結果進(jìn)行比較，您必須了解在供應商處制造 ACIR 的條件，例如設備類(lèi)型及其準確性。只有這樣，您才能將您的結果與供應商在不同條件下的結果進(jìn)行比較。

如果在相同的條件下執行相同的測量，并且兩種設置都經(jīng)過(guò)校準，那么在兩臺儀器的測量精度誤差范圍內，您應該獲得相同的 ACIR 結果。然而，這有很多“如果”。

雖然來(lái)料檢驗測試設置通常是基本的自動(dòng)化甚至手動(dòng)測試設置，但在電池制造環(huán)境中，這種測試將通過(guò)自動(dòng)化設置完成。這意味著(zhù)即使使用相同的儀器，這兩種測試設置也存在根本差異。

只需從 ACIR 儀表的數據表中讀取規格，就可以對系統級精度進(jìn)行合理的評估，但是，它不會(huì )考慮 ACIR 儀表之外的系統任何部分，例如環(huán)境條件或布線(xiàn)設置或多路復用或接觸。

例如，研究表明，與通過(guò)直接連接到電池測量 ACIR 相比，使用多路復用器進(jìn)行的 ACIR 測量會(huì )導致 ACIR 測試結果發(fā)生變化。

圖 3 比較了使用直接逐個(gè)連接到 32 個(gè)單元的 ACIR 計進(jìn)行的 ACIR 測量，以及使用通過(guò) 32：1 多路復用器連接到單元的同一 ACIR 計進(jìn)行的 ACIR 測量。綠色的直接測量低于紅色的多路復用測量，顯示了多路復用器的影響。這表明，由于測試系統中其他因素的影響，簡(jiǎn)單地使用相同的儀器并不能保證相同的結果。

3. 所示是對 32 個(gè)電池進(jìn)行的 ACIR 測量的比較，這些電池直接連接到電池（綠線(xiàn)）和通過(guò)多路復用器進(jìn)行連接（紅線(xiàn)）。

與其依賴(lài)供應商和買(mǎi)方使用相同的儀器之間的相關(guān)性，不如簡(jiǎn)單地從供應商那里獲得關(guān)于實(shí)際測量精度的真正基于計量的確定，這將更加可靠。這將基于對設備及其精度、溫度/濕度變化及其對精度的影響，以及布線(xiàn)、多路復用和其他影響精度的因素的分析。

采用這種方式將產(chǎn)生一個(gè)涵蓋所有相關(guān)參數的單一系統級規范，并清楚地描述電池供應商的數據預期性能。此信息使您能夠更好地將供應商的測試設置的結果與您的設置相關(guān)聯(lián)，而不管差異如何。

總結

在考慮對購買(mǎi)的電池進(jìn)行進(jìn)貨檢驗時(shí)，一個(gè)合理的建議是從“有點(diǎn)太多”的檢驗開(kāi)始，然后在確定供應商是否可靠時(shí)降低檢驗水平。同樣，如果這些檢驗表明入庫質(zhì)量不可接受，則需要進(jìn)行更多檢驗。

OCV 和 ACIR 是兩種快速且成本低廉的測量方法，至少應考慮對 OCV 和 ACIR 進(jìn)行 100% 的進(jìn)料檢驗。如果結果始終良好，您可以將其回滾到采樣方法。

如果 DCIR、容量檢查和自放電是電池在最終應用中成功的關(guān)鍵參數，那么建議對這些參數也進(jìn)行 100% 檢查，直到您確定供應商的質(zhì)量。然后轉到采樣。